Многоэтажное каркасное здание

Тогда гибкость колонны 

По табл. 3–2 прил.3 находим  .

Необходимое сечение продольной арматуры

 

 

Принимаем 4Æ28S500 с

В качестве поперечной арматуры для армирования колонны принимаем  стержни Æ10 мм (см. табл.4-2, прилож.4) из стали класса S500 см с шагом 200 мм, что не превышает .

 

3.4. Расчет  консоли колонны.

Консоль колонны воспринимает поперечную силу ригеля от одного междуэтажного  перекрытия. Наибольшая поперечная сила в данном примере действует на опоре слева и равна

 

(рис 3,г).

 

Минимально допустимая длина  площади опирания ригеля из условия прочности бетона на смятие (рис. 7 ).

 

 

где:   - ширина ригеля.

Принимаем расстояние от торца сборного ригеля до грани  колонны d, тогда требуемый вылет консоли равен:

С учетом возможной неравномерности  распределения давления по опорной  поверхности, а также неточности при монтаже принимаем . При предварительно принятом , требуемая рабочая высота консоли у грани колонны из условия прочности наклонного сечения по сжатой полосе может быть определена как:

 

 

Полную высоту консоли у её основания принимаем .

Тогда  .

Условие выполняется и данная консоль относится к короткой.

Нижняя грань консоли у ее основания наклонена под углом 45⁰ (рис.7), поэтому высота свободного конца консоли:

> – условие выполняется

3.5. Армирование консоли колонны.

Ригель опирается на консоль  на длине площадки, равной 90 мм, так как зазор между торцом ригеля и гранью колонны принят 60 мм, а длина пластины по верху 150 мм.

Расчётный изгибающий момент силы относительно грани колонны , где a=6+9/2=10,5см – расстояние от силы до грани примыкания консоли к колонне =199,8540,105=20,985 кНм.

Предварительно условно  принимаем 4Æ14 S500, тогда плечо внутренней пары сил составит:

z=h_k-c₂-δ_пл=500-35-20-14=431мм. Принимаем 450мм.

где с₂ = 35мм –защитный слой бетона;δ_пл=20 мм – толщина закладной детали консоли.

Определяем требуемую  площадь поясов:

 

Принимаем 4Æ6 S500 (). Эти стержни привариваются к закладным деталям консоли.

Так как поперечная сила ригеля приложена от грани колонны  на расстоянии a =10,5 см< 0,5z = 0,5.hd = 0,50,95646,5 = 22,227см, то согласно п.7.2.2.28 [1] прочность наклонных сечений на действие главных растягивающих усилий можно не производить.

При h=50см>2,5а₁=2,5()= 2,5()=32,504 см консоль армируется отогнутыми и поперечными стержнями.

Площадь сечения отогнутой  арматуры можно определить по эффективному коэффициенту поперечного армирования:

 

Отогнутую арматуру устанавливаем  в двух наклонных сечениях по два  стержня в каждом сечении, т.е. 4Ø10 S500 ()

Поперечные стержни принимаем  по двум граням консоли из стали  класса S500 Ø6 мм ( ). Шаг поперечных стержней, исходя из требований П14 [3] - не более 15 см и не более h/4=40/4 =12,5см. Принимаем в пределах консоли шаг поперечных стержней S = 90 мм.

3.6. Расчёт стыка колонн.

Техническими правилами  по экономному расходованию основных строительных материалов рекомендуется  выполнять колонны без стыков на несколько этажей.

Из условия производства работ стыки колонн назначают  на расстоянии 1-1,2 м выше перекрытия. При выбранных конструкциях и  условиях работы колонны наиболее целесообразным является стык с ванной сваркой продольных стержней.

Для осуществления этого  стыка в торцах стыкуемых звеньев  колонн в

местах расположения продольных стержней устраивают подрезки. При четырех стержнях подрезки располагают по углам. Продольные стержни выступают в виде выпусков, свариваемых в медных съемных формах. После сварки стык замоноличивают бетоном того же класса или ниже на одну ступень класса бетона колонны

В данном курсовом проекте  приняты бетон класса С 25/30 и выпуски арматуры длиной 30 см и диаметром 28 мм из стали S500.

Стык такого типа должен рассчитываться для стадий: до замоноличивания как шарнирный на монтажные (постоянные) нагрузки и после замоноличивания как жесткий с косвенным армированием на эксплуатационные (полные) нагрузки.

Нагрузка, действующая на колонну 1-2-го этажа в уровне стыка.

на стык действует продольная сила от практически постоянных нагрузок

 

Таблица 8 - Нагрузки на колонну в уровне стыка

Наименование  и подсчет нагрузок	Величина  нагрузок на колонну
Нагрузка от конструкций  покрытий и перекрытий:	1078,191
Нагрузка от собственного веса колон всех этажей:	81,0
Временная нагрузка на перекрытиях  над 1–6 этажами:	1101,6
Снеговая нагрузка на покрытие:	44,064

При расчете стыка до замоноличивания усилие от нагрузки воспринимается бетоном выступа колонны, усиленным сетчатым армированием () и арматурными выпусками, сваренными ванной сваркой (). Поэтому условие прочности стыка имеет вид:

 

где 0,75 - коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений под центрирующей прокладкой;

 – площадь смятия, принимаемая равной площади центрирующей прокладки или, если она приваривается при монтаже к распределительному листу и толщина листа не менее 1/3 расстояния от края листа до центрирующей прокладки, площади листа;

 – коэффициент продольного изгиба выпусков арматуры;

 – площадь сечения всех выпусков арматуры,

 – приведенная призменная прочность бетона.

Размеры сечения подрезки из условия размещения медных форм принимаем b₁h₁=1515см, а расстояние от грани сечения до оси сеток косвенного армирования в пределах подрезки c₂=10мм; за пределами подрезки c₁= 20мм.

А_еff=(b_к-с₁)(h_к-с₁)-4(b₁ – с₂)(h₁ – с₂) =(40-2)(40-2)-4(15-1)(15- 1) = 660см².

Центрирующую прокладку  и распределительные листы в  торцах колонн назначаем толщиной 2 см, а размеры в плане: центрирующей прокладки – 1515 см, что не превышает 1/4 ширины колонны, т.е. 0,2540 = 10см , распределительных листов – 2020 см.

За площадь сечения А_cd принимаем площадь распределительного листа, поскольку его толщина 20мм превышает 1/3расстояния от края листа до центрирующей прокладки =0,83, т.е. А_c0=2020=400см².

Принимаем А_с1=A_eff= 660см².

Коэффициент, учитывающий  повышение прочности бетона при смятии:

 

здесь

 

 – коэффициент принимается по таблице 7.6 [1]; для элементов с косвенным армированием =1,0.

Сварные сетки конструируем из проволоки Ø5 S500 с =417 МПа и А_sx= А_sy=0,196см².Размеры ячеек сетки должны быть не менее 45 мм, не более и не более 125 мм. Принимаем 50 мм. Шаг сеток следует принимать не менее 60 мм, не более 150 мм и не более 1/3 стороны сечения. Шаг сеток с учетом ограничения 70 мм. В каждом направлении сетки число длинных стержней - 8, коротких - 8. Расчётная длина длинных стержней – 36,0 см, коротких – 16,0 см.

Коэффициент косвенного армирования:

 

Коэффициент эффективности  косвенного армирования:

 

 

где =0,4425

Здесь α=1,0, т.к. расчёт ведётся в стадии монтажа (переходная расчётная ситуация).

Значение f_cud,eff определяем по формуле:

f_cud,eff = +

f_cud,eff =

где =4,5-3,5400/660=2,379

Тогда N_Rd1=0,7562,214100400=1866,430 кН.

Для вычисления усилия N_Rd2 определяем радиус инерции арматурного стержня диаметром 28 мм:

i=d/4=0,7 мм.

Расчётная длина выпусков арматуры равна длине выпусков арматуры, т.е. l₀ =l= 30мм. Гибкость выпусков арматуры λ= l₀/i=37,5

Коэффициент продольного  изгиба арматуры = 0,859 (табл. 4.3 [3]).

Усилие, воспринимаемое выпусками  арматуры:

N_Rd2= == 441,127кН

Предельная продольная сила, воспринимаемая незамоноличенным стыком:

N_Rd = N_Rd1+ N_Rd2 = 1866,43 + 441,127= 2307,557кН>N_sd = 1187,95 кН

Условие выполняется. Проверку прочности стыка в стадии эксплуатации можно не производить, т.к. добавится еще прочность замоноличенного бетона.

 

 

4.Расчет и конструирование  фундамента.

4.1 Исходные  данные.

Сечение  колонны 400х400мм, продольная арматура колонны 6Æ28 класса S400, расчетное усилие, передаваемое колонной кН. Класс по условиям эксплуатации ХС3

Бетон класса С25/30; (Н/мм²).

Рабочая арматура класса S500: ; ;

Расчетное сопротивление  грунта основания R=0,32МПа.

Глубина сезонного промерзания  грунта 1.5м.

Грузовая площадь S_гр=l_s∙l_m=5,4∙6,8=36,72 м².

4.2Определение  площади подошвы фундамента.

Таблица 9. Нагрузка на основание фундамента

Вид нагрузки	Нормативная нагрузка, кН/м2	Коэффициент надежности по нагрузке (табл. 5 [3])	Расчетная нагрузка, кН/м2
Постоянное  воздействие От плит	1,25∙36,72∙6=275,4	1,35	371,79
От ригелей	24,3∙6=145,8	1,35	196,83
От конструкции пола	1,02∙36,72∙6=224,726	1,35	303,381
От колонны	31,6	1,35	42,66
От покрытия(3 слоя рубероида(d=0,003м, r=27 кН/м3), минераловатная плита(d=0,12м, r=1 кН/м3), ЦПС(d=0,03м, r=18 кН/м3	0,741∙36,72=27,21	1,35	36,733
Итого
Переменное воздействие (по заданию)		1,5
Снеговая нагрузка	0,8∙5,4∙6,8=29,376	1,5	44,064
Итого	34,376		51,564
Всего

Требуемая площадь фундамента:

 

где R0 – условное расчетное сопротивление основания R0 = 0,32МПа; mf g - средний удельный вес материала фундамента и грунта наего уступах mf g =20 кН/м3; H1– глубина заложения фундамента H1 =2,0 м.Согласно номенклатуре фундаментов типа ФВ принимаем фундамент сразмерами подошвы 2,1х2,1. Площадь фундамента: .

Рисунок 14 – Геометрические размеры принятого фундамента

h₁=300 мм – высота 1-ой ступени. Толщина защитного слоя бетона принимаем 35 мм.

Рабочая высота нижней ступени  фундамента d₁ = 300 – 45 =265мм .

Если условно принять  распределение реактивного давления грунта наподошву фундамента от нагрузок равномерным, то полное давление на грунт:

 

При подсчете арматуры для  фундамента за расчетный принимаем изгибающий момент М_sd1 как для консоли с защемленным концом.

 

 

Требуемое количество арматуры в одном направлении:

 

 

принимаем арматуру 6Æ8S500 c . В другом направлении принимаем– 6Æ8S500 c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы.

 

1. СНБ 5.03.01-02  Бетонные и железобетонные конструкции. Министерство архитектуры и строительства Республики Беларусь, Минск 2003

2. Пецольд Т.М., Тур В.В., «Железобетонные конструкции, основы теории, расчета и конструирования», БГТУ, 2003.

3. Волик А.Р., «Методические указания к выполнению курсового проекта по железобетонным конструкциям. Электронный вариант.

4. Байков В.Н., Сигалов Э.Е. Железобетонные конструкции: Общий курс.–М.: Стройиздат , 1991.–767с.

5.        СНиП 2.01.07-85 Нагрузки и воздействия.